CC BY
37
3. Богословский В.Н. Строительная теплофизика /теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха/: Учебник для вузов.-2-е изд. перераб. и доп.- М.: Высш. школа, 1982.- 443с.
4. Фомин С.Л. Расчет железобетонных конструкций на температурно -влажностные воздействия технологической и климатической среды. - К.: УМК ВО, 1992.- 164 с.
5. Тертичник Е.Н. Шкала потенциала влажности для изотермических условий влагопередачи //Сб. тр. /Московский инженерно-строительный институт. -1967.- N 53.
УДК 624.191:137
Дружко Е.Б., д.т.н.ДонНАСА), Петраков А.А., д.т.н. (ДонНАСА) Фролов Э.К., к.т.н. (ДонНАСА) Самойлов В.В., ст. преп. (ДонИЖТ)
СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ОПОЛЗНЕОПАСНЫХ СКЛОНОВ
Проблема обеспечения устойчивости оползнеопасных склонов является одной из важных проблем строительства в сложных инженерно-геологических условиях. Настоящая работа посвящена разработке способа обеспечения устойчивости так называемых "прислоненных" откосов, оползневая часть которых формируется из наносных отложений, разрушенных скальных или насыпных грунтов, а ложе и замковая часть -представлены устойчивым массивом.
Характерной в этом отношении является территория южного побережья Крыма и, в частности, участок от г. Ялта до п. Форос, который представляет собой сопрягающиеся древние оползни. Головная часть их расположена у подножья Крымских гор, а языковая - в прибрежной зоне. Одним из наиболее мощных оползней является Михайловский, на котором находятся г. Алупка и Алупкинский дворцово-парковый заповедник (т.н. дворец Воронцова). Головная часть этого оползня расположена ниже
источника Михайловский, имеющего абсолютную отметку 270 м, южная граница его совпадает с береговой линией Черного моря. Рельеф склона имеет типично оползневый характер - чередование относительно выровненных площадок (оползневых террас) с крутизной поверхности 610° и уступов с крутизной 18-30°. Береговой уступ, ограничивающий Алупкинский дворец с юга, высотой 10-20 м имеет склон до 40°. Верхнечетвертичные оползневые накопления, слагающие тело Михайловского оползня, представлены в верхней части склона камнями (до глубины 17 м), щебнем и глыбами известняка, в средней части (до глубины 30-45 м) - глыбами, щебнем диабаза, а между глыбами -маломощные прослои, линзы суглинков и пустоты. Нижняя часть оползня сложена суглинками, разбитыми плоскостями скольжения и дресвяно-щебенистым материалом. Мощность отложений в районе дворца составляет 50-60 м, а в прибрежной части - до 20 м, образуя уступ по отношению к пляжной зоне Черного моря. Вся эта толща анкерована мощными диабазовыми глыбами, играющими до определенного момента роль контрфорсов. Наличие в оползневом теле пустот способствует накоплению грунтовой воды, которая, учитывая достаточно значительный склон рельефа, создает напорные потоки, разгружающиеся в пределах пляжной зоны. Эти потоки способствуют активизации механической суффозии, в результате которой не только уменьшается устойчивость склона, но и происходит подмыв диабазовых глыб. В результате этого диабазовые глыбы, играющие в настоящее время роль контрфорсов, могут потерять устойчивость и вместе с оползневым материалом образовать лавинный массив, разрушительные последствия которого трудно предсказать. Неблагоприятная ситуация усугубляется гидрогеологическими особенностями территории, которые заключаются в том, что подземные воды не образуют единых водоносных горизонтов, циркулируя в виде разобщенных потоков в толще четвертичных отложений. Такой характер гидрогеологии затрудняет выполнение одного из основных способов укрепления оползнеопасных территорий - дренирование.
Но главной особенностью инженерно-геологических условий, определяющей параметры любых противооползневых мероприятий, является то, что ЮБК относится к сейсмически активной территории, оцениваемой 9-ю баллами по шкале Рихтера. Это делает труднопрогнозируемой оценку устойчивости оползневых склонов и
требует учета возможных сейсмических воздействий при разработке мер противооползневой защиты.
На основании анализа сложившейся ситуации сделан вывод о том, что сейсмические воздействия могут вызвать самые различные формы проявлений оползневых процессов - от локальных оползней-обвалов до сползания всего оползневого массива по естественно сформированному или вновь образованному (из-за динамики) ложу. В этом случае многие традиционные противооползневые мероприятия [1] будут недейственными или малоэффективными: подпорные стенки, даже усиленные местным анкерованием, не смогут предотвратить сползание всего тела оползня; буронабивные сваи могут быть "обыграны", а их количество и большая длина (из-за большой мощности тела оползня) делают их экономически невыгодными; химические методы непригодны из-за большой неоднородности массива, наличия пустот, а также из-за необходимости сохранения корневой системы реликтовых деревьев; водоосушение склона затруднено сложностью гидрогеологических условий.
Исходя из сложившейся ситуации предложено техническое решение по закреплению оползнеопасных склонов ЮБК (и других подобных территорий) с помощью штолен-анкеров (рисунок 1). Сущность такого способа заключается в следующем: из языковой части оползня (пляжная зона) проходится штольня диаметром 2-4 м, длина которой определяется удалением устойчивой части древнего оползня (максимальная длина -расстояние от пляжной части моря до склонов Крымских гор). Угол наклона штольни-анкера определяется углом наклона ложа оползня (5-7°). В устойчивой части оползневого массива устраивается замковая часть штольни в виде железобетонной плиты или камеры (см. рисунок 1).
Размеры этой плиты (камеры) и армирование обделки штольни определяются величиной растягивающих усилий, которые формируются в результате смещения оползневого массива. Предварительные расчеты показали, что такое решение вполне приемлемо для закрепления оползневого массива по восстанию до 1-1,5 км. По простиранию такие штольни необходимо устраивать через 200-500 м, в зависимости от мощности от мощности оползневого массива.
1 - штольня-анкер; 2 - замковая камера; 3 - ствол; 4 - горизонтальные штольни;
5 - буронабивная свая; 6 - диафрагма
Рисунок 1 - Схема укрепления оползня с помощью штольни-анкера
В качестве обделки штольни можно использовать апробированный вариант двухслойной конструкции дренажно-коммуникационных тоннелей, построенных в зонах повышенной сейсмичности [2,3]. Внешняя оболочка делается сборной из железобетонных блоков с тампонажем закрепного пространства и глубинным инъектированием трещиноватого приконтурного массива (после обжатия обделки горным давлением). Вдоль штольни через 20-25 м устраиваются деформационные швы, разделяющие ее на отдельные отсеки. Затем по внутреннему периметру в продольном направлении устанавливаются канаты, жестко соединенные с блоками внешней оболочки и выполняющие основные несущие функции штольни как анкера. Число канатов от отсека к отсеку в направлении от замка к порталу уменьшается пропорционально массе грунта, удерживаемой соответствующей частью штольни. Канаты закрываются
Зб1рник наукових праць Дон1ЗТ. 2007 №9 148
защитным кожухом, после чего выполняется гидроизоляция и возводится внутренняя облицовочная оболочка (из пластбетона).
Для повышения эффективности анкера-штольни, как противооползневого средства, по подошве штольни могут устраиваться буронабивные сваи, а в сводовой части - диафрагмы, выполняющие функцию подпорных стенок. Кроме того, штольня может выполнять функцию дренажного сооружения, транспортного тоннеля, к ней могут примыкать горизонтальные штольни и камеры, в которых располагаются различные инженерные коммуникации.
Численными исследованиями установлено, что при сейсмических воздействиях в конструкциях горизонтального участка штольни-анкера возникают значительные растягивающие напряжения, которые, в конечном счете, приводят к разрыву сечения штольни. При этом утрачиваются ее защитные свойства как сооружения, армирующего оползневое тело и удерживающего грунтовый массив в устойчивом состоянии.
Возможным техническим решением, повышающим сейсмостойкость штольни, является применение специального двухплоскостного шва, разделяющего штольню двумя вертикальными плоскостями на половину сечения и горизонтальной плоскостью вдоль образующей между двумя вышеуказанными вертикальными сечениями. Для улучшения связи обделки с окружающим массивом устраивается гибкая анкерная система с применением стеклопластиков и полимерных компонентов.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет:
- создать мощную анкерную систему корневидного типа, выполняющую противооползневые функции;
- использовать построенные сооружения в качестве подземной инфраструктуры, решающей ряд социальных и инженерных проблем застраиваемой территории.
Список литературы
1. Инструкция по проектированию и строительству противооползневых и противообвальных защитных сооружений (СН 519-79)/Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1981. - 24с.
2. Букань А.П. Строительство дренажно-коммуникационных тоннелей в столице Туркменистана г. Ашгабаде. Современные проблемы шахтного и подземного строительства: Материалы международного научно-практического симпозиума. -Донецк: Норд-Пресс, 2005. - Вып. 6. - 280 с.
3. Букань А.П. Конструктивные решения сейсмостойкости коллекторного тоннеля в г. Ашгабаде. Прогрессивные технологии строительства, безопасности и реструктуризации горных предприятий: Материалы региональной научно-практической школы-семинара. - Донецк: Норд-Пресс, 2006. - 268 с.
